skan066 (2)

Sir. 2

r

Ćwiczenie nr 6

1. Wstęp teoretyczny

Na granicy dwóch faz (gaz - ciało stałe, gaz- ciecz, ciecz- ciało stałe) dochodzi do szeregu procesów zwanych adsorpcją, w wyniku których powierzchnia graniczna ulega wysyceniu znajdującymi się w pobliżu cząsteczkami substancji. W wyniku adsorpcji fazy stałej (adsorbenta) jest inne niż we wnętrzu fazy objętościowej. W zależności od rodzaju sił działających między adsorbatem i adsorbentem rozróżnia się:

a)    adsorpcję chemiczna zachodzącą pod wpływem siły wiązań chemicznych,

b)    adsorpcję fizyczną uwarunkowaną siłami oddziaływania międzycząsteczkowych (siłami van der Waalsa).

Absorpcje fizyczną charakteryzuje niewielkie ciepło adsorpcji, odwracalność procesu i tworzenie, w odpowiednich warunkach ciśnienia i temperatury, warstw adsorpcyjnych o grubości odpowiadającej kilku średnicą adsorbowanych cząsteczek.

Adsorpcja chemiczna natomiast cechuje duże ciepło adsorpcji, porównywalne z ciepłem reakcji chemicznych oraz bardzo trudne usunięcie warstw chemisorbowanych, będących z reguły jednocząsteczkowymi.

W procesie adsorpcji dochodzi po pewnym czasie do ustalenia się równowagi zależnej od warunków zewnętrznych. Podczas badania równowag adsorpcyjnych jeden parametr utrzymuje się nie zmieniony np. temperaturę lub ciśnienie. Najczęściej stosowana zależnością jest izoterma adsorpcji, gdyż stanowi najdogodniejszą formę przedstawienia danych doświadczalnych, a także jest w największym stopniu opracowana teoretycznie, masa substancji zaadsorbowanej na powierzchni ciała stałego zależy od stężenia danej substancji w roztworze lub od jej ciśnienia w mieszaninie gazów pozostających w równowadze z adsorbatem.

Najstarsze równanie izotermy adsorpcji będące równaniem empirycznym ma postać (rys. 1.):

i

— = K-c"

^m (1) gdzie: x - masa substancji zaadsorbowanej, m - masa adsorbenta, x/m - adsorpcja właściwa,

c - stężenie równowagowe substancji w fazie objętościowej,

Kin- stałe charakterystyczne dla danego układu w danej temperaturze.

Zależność (1) znana jest jako równanie izotermy adsorpcji Freundlicha.

LABO RA TOR IUM CHEMII FIZYCZNEJ